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1、在汽車曲面的設計中，有很多部分在結構上是由一系列復雜的空間曲面構成的，這些曲面是由不同曲率的空間曲面相互連接而成，這種連接既要滿足零件功能、結構的要求，又要光滑過渡，達到平順、和諧的效果。CATIA軟件的曲面造型模塊功能為這類零部件的設計提供了先進、方便、快捷的手段，使產(chǎn)品的設計更趨完美，設計周期越來越短，極大地提高了產(chǎn)品開發(fā)效率。?2CATIA曲面造型原理與方法?2.1曲面造型原理?3I2K+m-S6B3曲面造型設計流程?&m'~,Y;@,j3.1CATIA曲面造型設計流程框圖?+f"r+X8J/]#`1{
2、3.2下面結合汽車冷卻扇的設計，討論CATIA復雜曲面造型的過程和各步驟要點?/q"W9c"G!B+c7m/N圖2為要求完成的汽車冷卻扇。具體設計時應結合汽車冷卻扇的曲面特點和結構要求進行，步驟如下：?%R9N1f&E4L1
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4、$O2N+l2o$y,_??q圖2冷卻扇外型圖(1)冷卻扇結構分析、曲面分解?3['h;W8d"@/x按冷卻扇的曲面特點和結構要求對冷卻扇進行分析，將構成冷卻稍畸體的曲面進行分解，可分解為基本曲面和過渡曲面?；厩鏋樾纬衫鋮s扇主要輪廓的曲面，過渡曲面為曲面之間的
5、配合面或結合面。冷卻稍畸體曲面劃分為2個基本曲面1、2和兩個過渡曲面3、4，還有一個整體的旋轉實體5（如圖2所示）。?還應當注意的是，在曲面分解時，應使分解的曲面盡可能的減少，結構盡可能簡單，曲率的變化趨勢盡可能平緩。?%G&`2q??K$S6[7s(2)曲線的構建???Q9e7`/}8t#v??I%D首先，根據(jù)功能的要求及結構的特點，選擇正確的曲面設計方法，構建正確的曲面曲線。其次，按曲面造型方法的要求，根據(jù)圖3的生成曲面限制曲線的限制點，確定切矢方向后，構造“脊線（SPINE線）”和其他約束曲線?！凹咕€”
6、是曲面造型的方向約束線，其他約束線均指形狀約束線和限制邊界條件的曲線。?!s4t*a,E7C$?確定約束條件時應注意：①“脊線”應比要生成的曲面長些，以保證生成的曲面足夠大，使以后的根據(jù)邊界線裁剪生成曲面時，有足夠的曲面空間；②“脊線””盡量與其他約束線平行，減少方向曲線與形狀約束線的曲率變化范圍，這樣生成曲面的質(zhì)量較好；③通過“脊線”上任何一個位置的法線與其他約束曲線的交點不應多于2個。對這類封閉型扇狀零件，可選其分模面與斷面的交點來生成約束線。對生成的各種約束曲線進行分析確定后，生成建立曲面的各個生成曲線
7、，通過對這些曲線進行包括曲率、切矢等項調(diào)整、更改達到滿意后，可用這些生成曲線構建成高級曲面。曲面2的“脊線”和約束曲線如圖4所示。?6V,v??V4?)[%g9^;x圖1-W5w0S/Q1s+]0X(uB樣條曲面任意空間曲面都可以看作是無數(shù)點的集合。如圖1所示，在V方向任意截面上選擇M+1個點為特征頂點，用最小二乘積逼近方法可生成一條曲線，該曲線即為B樣條曲線。同樣，在V方向的不同截面上可生成一組(N+1)條B樣條曲線。用同樣的方法在U方向的不同截面也生成一組(M+1)條B樣條曲線。兩組B樣條曲線的直積可求得
8、B樣條曲面。該曲面即為我們要描述的任意復雜空間曲面。其數(shù)學表達式為：???h2}.{-w9d8h%y3w(`,i;r8J%Y2k:H7v.d4YB樣條曲線特征頂點越多、樣條曲線數(shù)量越多，那么生成的B樣條曲面與實際曲面就越接近，但同時計算量也越大。CATIA曲面造型的原理就是基于上述曲面數(shù)學模型來描述任意空間曲面。在汽車產(chǎn)品設計中，由于汽車車身表面覆蓋件或內(nèi)部結構件多為一些曲率變化不規(guī)則的復雜型面，因此它不可能由一張光滑的曲面構成，一般情況下，它是由一些大小不等、形狀各異的曲面片連接而成。因此在構造這些曲面片之
9、前，就應先生成由型值點控制，經(jīng)過擬合、逼近和優(yōu)化而生成的高級曲線，然后根據(jù)不同的控制條件由曲線生成最終的理想曲面。?2.2CATIA主要曲面造型方法?&V9V)b)T*S6X(XCATIA曲面造型技術主要有規(guī)則曲面造型和復雜曲面造型兩種，以不同的數(shù)學算法為依據(jù)，充分考慮各種可能的情況和邊界條件，建立了強大的高級曲面和曲線的造型功能模塊。具體如下：?(1)在車身設計中主要用到的曲線、曲面功能模塊?'N(h'w??{9@)X8u-_9b1）ARCFUNCTION；?2）SPLINEFUNCTION（包括SPLIN
10、E型曲線和SPLINE2型曲線）；?9i9B#h-h-N!`1e/g3）NURBSCRVFUNCTION；?4）CURVE2FUNCTION；?2~(]3E+`%f7D,]5）SURF1FUNCTION；?-F8?"m;}#Z??k#b(t6）SURF2FUNCTION；?;
11、0{/j5g*Y$M"F:E+U7）BLENSURFFUNCTION；?8）PATCHFUNCTION；?9）NET1FUN
